Jaký je rozdíl mezi odpruženou a neodpruženou hmotností?

Fanoušci aut, zejména ti, kteří závodí, občas mluví o „odpružené“ a „neodpružené“ váze (neboli váze). Co tyto pojmy znamenají?

Pružina je prvek zavěšení, který drží vozidlo a chrání jej, cestující a náklad před nárazy. Auto bez pružin by nebylo příliš pohodlné a brzy by se rozpadlo od otřesů a nárazů. Vozy tažené koňmi používaly pružiny již po staletí a již ve Fordu Model T byly kovové pružiny považovány za standard. Na listových pružinách dnes jezdí všechna osobní i nákladní auta.

Když ale říkáme, že auto „jede na“ pružiny, nemyslíme tím vlastně celé auto. Část jakéhokoli auta nebo nákladního automobilu neseného pružinami je jeho odpružená hmota a zbytek je jeho neodpružená hmota.

Rozdíl mezi odpruženým a neodpruženým

Abyste pochopili rozdíl, představte si, že se auto pohybuje vpřed, dokud jedno z jeho předních kol nenarazí na hrbol dostatečně velký na to, aby se toto kolo posunulo nahoru ke karoserii auta. Ale jak se kolo pohybuje nahoru, karoserie se nemusí pohybovat příliš nebo vůbec, protože je izolována od nahoru se pohybujícího kola jednou nebo více pružinami; pružiny se mohou stlačit, což umožňuje karoserii zůstat na místě, když se kolo pod ní pohybuje nahoru a dolů. Zde je rozdíl: karoserie a vše, co je k ní pevně připevněno, je odpružené, tedy izolováno od kol stlačitelnými pružinami; pneumatiky, kola a vše, co je k nim přímo připojeno, nejsou odpružené, což znamená, že pružiny jim nebrání v pohybu, když auto jede nahoru nebo dolů na silnici.

Téměř celý typický vůz je odpružená hmota, protože téměř každá její část je pevně spojena s karoserií. Kromě samotné karoserie, která zahrnuje všechny ostatní konstrukční či rámové komponenty, motor a převodovku, interiér a samozřejmě cestující a náklad.

A co neodpružená váha? Neodpružené jsou:

• Pneumatiky

• Kola

• Ložiska a náboje kol (části, na kterých se kola otáčejí)

• Brzdové jednotky (u většiny vozidel)

• U vozidel s průběžnou hnací nápravou, někdy označovanou jako hnací náprava, se sestava nápravy (včetně diferenciálu) pohybuje se zadními koly a je proto neodpružená.

Není to dlouhý seznam, zvláště u vozů s nezávislým zavěšením zadní nápravy (tedy bez pevné nápravy) je neodpružená hmotnost jen malým zlomkem celkové hmotnosti.

Poloodpružené díly

Je zde jeden problém: některé závaží je částečně odpružené a částečně neodpružené. Vezměme si například hřídel připojenou na jednom konci k převodovce a na druhém konci ke kolu ("poloviční hřídel"); když se kolo pohybuje nahoru a skříň a převodovka ne, jeden konec hřídele se pohybuje a druhý ne, takže střed hřídele se pohybuje, ale ne tolik jako kolo. Části, které se potřebují pohybovat s kolem, ale ne tak daleko, se nazývají částečně odpružené, poloodpružené nebo hybridní. Mezi typické poloodpružené části patří:

• Samotné pružiny
• Tlumiče a vzpěry
• Ovládací ramena a některé další díly zavěšení
• Poloviční hřídele a některé kardanové hřídele
• Některé části systému řízení, jako je čep řízení

Proč na tom všem záleží? Pokud je většina hmotnosti vozidla neodpružená, je těžší udržet pneumatiky na vozovce při přejíždění nerovností, protože pružiny musí vyvinout větší sílu, aby je posunuly. Proto je vždy žádoucí mít vysoký poměr odpružené k neodpružené hmotnosti, a to je zvláště důležité u vozidel, která musí dobře zvládat vysoké rychlosti. Závodní týmy tedy snižují neodpruženou hmotnost, například použitím lehkých, ale tenkých kol z hořčíkové slitiny, a inženýři se snaží navrhnout odpružení s co nejnižší neodpruženou hmotností. To je důvod, proč některá auta, jako například Jaguar E z let 1961-75, používaly brzdy namontované nikoli na náboji kola, ale na vnitřním konci hřídele nápravy: to vše se dělá pro snížení neodpružené hmoty.

Všimněte si, že neodpružená hmota nebo hmota je někdy zaměňována s rotující hmotou, protože některé části (pneumatiky, kola, většina brzdových kotoučů) spadají do obou kategorií a protože jezdci chtějí obojí snížit. Ale není to totéž. Rotující hmota je taková, jak vypadá, vše, co se potřebuje otáčet, když jede auto dopředu, např. čep řízení je neodpružený, ale netočí se a hřídel nápravy se točí, ale je neodpružený jen částečně. Menší neodpružená hmotnost zlepšuje ovladatelnost a někdy i trakci, zatímco snížení rotační hmotnosti zlepšuje akceleraci.